Les merveilles du monde moléculaire, animées

Certaines structures biologiques sont si petites que les scientifiques ne peuvent pas les voir, même avec les microscopes les plus puissants. C'est là que Janet Iwasa, animatrice moléculaire et membre TED, fait preuve de créativité. Explorez de vastes mondes moléculaires invisibles en partageant des animations hypnotiques qui imaginent comment ils pourraient fonctionner.

Je vis dans l'Utah,

un État connu pour ses paysages naturels

parmi les plus impressionnants
de notre planète.

Il est facile d'être ébahi
par ces vues fabuleuses

et d'être fasciné par ces formations
qui semblent parfois extraterrestres.

En tant que scientifique,
j'aime observer le monde naturel.

En tant que biologiste cellulaire,

je cherche plutôt
à comprendre le monde naturel

à une échelle beaucoup,
beaucoup plus petite.

Je suis animatrice moléculaire
et avec d'autres chercheurs,

nous créons des visualisations
de molécules qui sont si petites

qu'elles sont en fait invisibles.

Elles sont plus fines
que la longueur d'onde de la lumière,

il est donc impossible
de les voir directement,

même avec les meilleurs
microscopes optiques.

Comment crée-je donc des visualisations
d'objets si fins qu'on ne peut les voir ?

Les scientifiques,
comme mes collaborateurs,

peuvent passer leur carrière entière

à travailler pour comprendre
un processus moléculaire.

Pour cela, ils mènent
une série d'expériences

qui fournit chacune
une petite pièce du puzzle.

Une expérience nous informe
sur la forme de la protéine,

une autre indique les autres protéines
avec lesquelles elle interagit

et une autre nous dit où on peut
la trouver dans une cellule.

Tous ces morceaux d'information
permettent d'élaborer une hypothèse,

une histoire, essentiellement,
sur le fonctionnement de la molécule.

Mon travail est de prendre ces idées
et de les transformer en animations.

Cela peut être délicat,

car il se trouve que les molécules
peuvent faire des choses assez folles.

Mais ces animations peuvent être
très utiles pour les chercheurs

afin de communiquer leurs idées
sur le fonctionnement de molécules.

Elles nous permettent aussi
de voir le monde moléculaire

de leur point de vue.

J'aimerais vous montrer des animations,

une brève visite de ce que j'appelle
les merveilles naturelles

du monde moléculaire.

Primo, voici une cellule immunitaire.

Ce genre de cellule doit
se balader dans notre corps

afin de trouver des envahisseurs
comme des bactéries pathogènes.

Ce mouvement est propulsé
par une de mes protéines favorites,

nommée actine,

qui fait partie de ce qu'on appelle
le cytosquelette.

Contrairement à notre squelette,

des filaments d'actine sont construits
et démontés en permanence.

Le cytosquelette d'actine est
très important dans nos cellules.

Il leur permet de changer de forme,

de se déplacer, d'adhérer à des surfaces

et aussi d'engloutir des bactéries.

L'actine est aussi impliquée
dans un autre mouvement.

Dans nos cellules musculaires,
l'actine crée ces filaments réguliers

qui ressemblent à du tissu.

En contractant le muscle,
ces filaments se rassemblent

et ils reviennent
à leur position d'origine

en détendant le muscle.

D'autres parties du cytosquelette,
ici les microtubules,

sont chargées de faire
du transport à grande échelle.

Ils peuvent être vus
comme des autoroutes cellulaires

utilisées pour déplacer des choses
d'un côté d'une cellule à l'autre.

Mais les microtubules, eux,
poussent et rétrécissent,

pour venir quand il y le faut

et repartir quand leur travail est fini.

La version moléculaire des semi-remorques

sont judicieusement nommées
protéines motrices.

Elles peuvent marcher
le long des microtubules,

en traînant parfois d'énormes cargaisons

comme des organites, derrière eux.

Cette protéine motrice en particulier
est appelée dynéine

et elle est capable
de constituer des groupes

qui ressemblent presque, à mes yeux,
comme un char à chevaux.

Vous voyez que la cellule est un endroit
dynamique qui se transforme

et où tout est constamment
construit et désassemblé.

Certaines de ces structures
sont néanmoins plus difficiles à démonter

et des forces spéciales
doivent être incluses

pour s'assurer que les structures
sont démontées dans les délais.

Ce travail est en partie réalisé
par ces protéines.

Elles ont une forme de donut

et plusieurs variétés de ces protéines

peuvent toutes déchiqueter des structures

en tirant les protéines individuelles
à travers leur trou central.

Quand ces protéines
ne fonctionnement pas correctement,

les protéines censées être démontées

peuvent parfois s'accrocher et s’agréger,

ce qui peut déclencher
des maladies graves, comme Alzheimer.

Jetons maintenant un œil au noyau,

qui abrite notre génome sous forme d'ADN.

Dans toutes nos cellules,

notre ADN est protégé et entretenu
par un ensemble de protéines diverses.

L'ADN s'enroule autour
de protéines appelées histones,

qui permettent aux cellules
d'entasser beaucoup d'ADN dans le noyau.

On dit que ces machines réalisent
le remodelage de la chromatine,

et ils fonctionnent en parcourant l'ADN

autour des histones

et permettent à de nouveaux
morceaux d'ADN de s'exposer.

Cet ADN peut alors être reconnu
par un autre système.

Ici, cette grande machine moléculaire

recherche un segment d'ADN

qui indique le début d'un gène.

Une fois qu'il trouve un segment,

il subit une série de métamorphoses

qui lui permet d'apporter
d'autres machines

qui, une par une, permettent
d'allumer ou de lire un gène.

Ce processus doit être
régulé avec précision,

car allumer le mauvais gène
au mauvais moment

peut avoir des conséquences désastreuses.

Les scientifiques peuvent utiliser
des machines en protéines

pour éditer le génome.

Vous avez probablement
tous entendu parler de CRISPR.

CRISPR utilise une protéine appelée Cas9,

qui peut être programmée
pour reconnaître et découper

une séquence spécifique d'ADN.

Dans cet exemple,

deux protéines Cas9 sont utilisées
pour enlever de l'ADN problématique.

Par exemple, une partie d'un gène
qui pourrait déclencher une maladie.

Des machines cellulaires permettent après
de coller les deux bouts restants.

En tant qu'animatrice moléculaire,

un de mes plus grands défis
est de visualiser l'incertitude.

Toutes les animations que j'ai montrées
représentent des hypothèses,

les idées de mes collaborateurs
sur les processus

basées sur leurs meilleures données.

Mais pour de nombreux
processus moléculaires,

nous commençons à peine
à comprendre les choses

et il y a beaucoup à apprendre.

En vérité,

ces mondes moléculaires invisibles
sont vastes et largement inexplorés.

Pour moi, ces paysages moléculaires

sont aussi palpitants à explorer
que le monde naturel

qui est visible, tout autour de nous.

Merci.

(Applaudissements)